超高層建筑消防水泵聯動控制要點

李維時

(中國建筑設計研究院有限公司，北京 100044)

0 引言

隨著經濟建設的發展，我國超高層建筑的建設數量不斷增加，但隨著超高層建筑技術的飛速發展，相關的結構、消防等諸多問題出現，尤其是建筑消防問題，一旦發生火災，財產損失不可估量。

對電氣專業設計人員來說，超高層建筑的電氣設計在很多方面不同于低層建筑，如負荷等級的劃分、備用電源的設置、層變電室的設置、設備運輸及設備后期的二次更換、消防水泵的控制原理圖等。其中，在電氣設計過程中，超高層建筑消防水泵的聯動控制就是一個比較復雜的問題。

鑒于國內超高層建筑工程項目的不斷涌現，設計人員對超高層消防水泵控制標準圖集的需求也越來越迫切。2016年，由筆者所在單位主編完成的標準圖集16D303-3《常用水泵控制電路圖》(以下簡稱“《圖集》”)，則很好地補充了有關超高層消防水泵控制電路圖的相關內容。因此，本文就從超高層消防給水系統展開分析，以期電氣設計人員能夠更熟悉工程，更熟練地使用標準圖集。

1 超高層建筑消防水系統的分類

消防水泵的聯動控制主要是根據消防水系統的設計方案來確定。在設計過程中，應由給水排水專業提出控制要求，電氣專業依據此要求，確定消防泵配電箱(柜)的二次原理圖。

然而依據建筑物的建筑形態、高度等差別，超高層建筑消防給水系統的分類較多。部分給水排水專業的設計人員由于對系統的原理理解的不夠透徹，給電氣專業提出的控制條件不準確，造成電氣的控制原理圖選擇不正確，丟失設置在異地的聯動啟泵信號等。

1.1 五種消防給水系統的類型及特征

目前國內超高層建筑常用的5種消防給水系統及其設置特點如表1所示。

由表1了解到，超高層常用的5種消防給水系統形式為：直接加壓給水、消防水泵直接串聯給水、消防水泵轉輸水箱給水、重力流給水、常高壓消防給水系統。其中，前4種給水系統屬于臨時高壓消防給水系統，最后一種為常高壓消防給水系統。

超高層建筑常用的5種消防給水系統 表1

1.2 五種消防給水系統的區別

(1)直接加壓給水消防系統

此系統在建筑設計中廣泛應用于各類建筑物，給水系統通過主干管上的壓力開關、高位水箱上的流量開關、報警閥上的壓力開關，聯動啟動消防泵(消火栓泵和噴灑泵)。由于這種系統廣泛應用于各類建筑物，聯動控制比較常見。其原理圖及控制電路圖均參見《圖集》中常用水泵控制方案中的相關內容，本文不再贅述。

(2)消防水泵直接串聯給水系統(俗稱“泵穿泵消防給水系統”)

此消防給水系統為消火栓或自動噴水滅火系統。采用高、低區消防水泵直接串聯方式，向建筑物高區供水，消防水泵、消防轉輸泵均為一用一備。該系統設備的設置特點是：消防給水系統分高、低區分別設置兩套給水系統，共用消防水池。低區設置傳統的直接壓力供水系統，就是當地區發生火災時，傳統的消防泵控制方式。原理圖如圖1所示。

圖1 消防水泵直接串聯給水系統原理圖

低區消防水系統的消防聯動要求為：當低區確認發生火災后，低區消防泵由低區消火栓出水干管上的壓力開關和中間水箱(低區高位水箱)出水管上的流量開關以及低區報警閥上的壓力開關，直接控制啟動低區消防泵。這兩個信號，應直接接入低區消防泵控制柜，直接聯動啟泵。低區轉輸泵的控制圖可詳見《圖集》中XKCF-1-2～XKCF-3-2方案。低區消防水泵的控制圖，可詳見《圖集》中XKCF-1-2～XKCF-3-2。

高區消防水系統的消防聯動要求為：當高區確認發生火災后，高區消防連鎖觸發信號(壓力開關、流量開關等)首先啟動低區的轉輸泵；該轉輸泵啟動完成后，由其運行信號連鎖高區的串聯消防水泵(高區消防泵)控制柜延時啟動。高區消防水泵的控制圖可詳見《圖集》中XKCF-4-2～XKCF-6-2方案。

(3)消防水泵、轉輸水箱串聯給水系統

此消防給水系統采用消防泵，轉輸水箱串聯方式，向建筑物高區供水。該系統又稱泵穿水箱消防給水系統。考慮建筑物形式，系統特點等原因，此類系統又分為2種使用情況。

第一種情況：消火栓系統與噴灑系統各自獨立設置。消防給水系統采用消防泵，轉輸水箱串聯方式，向建筑物高區供水。消火栓和自噴系統的轉輸供水設施相互獨立，消防水泵、消防轉輸水泵均一用一備。自噴系統設置同上。原理圖(以濕式消火栓給水系統為例，自噴系統同)如圖2所示。

圖2 消火栓系統與噴灑系統各自獨立設置原理圖

圖3 消火栓和自噴系統共用轉輸供水設施原理圖

該系統設備的聯動控制要求：1)各級消火栓泵(或自噴泵)控制要求：著火區域消火栓泵出水干管上的壓力開關及相應區域的流量開關信號，啟動本區域相應的消火栓泵。消防水泵的控制方案，詳見《圖集》XKCF-1-2～XKCF-3-2。2)各級轉輸泵的控制要求：著火區域消火栓泵(或自噴泵)啟動后，啟動信號連鎖下一級轉輸水泵延時啟動。本級轉輸泵啟動后，啟動信號連鎖下一級轉輸水泵延時啟動。轉輸水泵的控制方案，詳見 《圖集》XKCF-7-2～XKCF-9-2。3)各級轉輸水箱設置超低水位報警信號。

第二種情況：消火栓和自噴系統共用轉輸供水設施。每組消防水泵一用一備、消防轉輸水泵均二用一備。消防給水系統原理圖如圖3所示。

這種系統采用消火栓和自噴系統共用轉輸供水設施時，系統設置特點為：每組消防水泵一用一備、消防轉輸水泵均二用一備。

該系統各設備的聯動控制要點：1)各級消火栓泵控制要求：發生火災時，著火區域消火栓泵出水干管上的壓力開關及相應區域的流量開關信號，啟動本區域相應的消火栓泵。消防水泵的控制方案詳見《圖集》XKCF-1-2～XKCF-3-2方案。2)各級自噴泵控制要求：發生火災時，由濕式報警閥壓力開關等信號啟動本區域相應的自噴泵。消防水泵的控制方案詳見《圖集》XKCF-1-2～XKCF-3-2方案。3)各級轉輸泵的控制要求：著火區域任一消火栓泵、自噴泵啟動后，啟動信號連鎖下一級轉輸水泵延時啟動。本級轉輸泵啟動后，啟動信號連鎖下一級轉輸水泵延時啟動。當消火栓泵和自噴泵均啟動時，啟動信號連鎖啟動下一級轉輸水泵第2臺泵延時啟動。各級轉輸泵逐級啟動。轉輸水泵的控制方案詳見XKCF-10-3～XKCF-11-3方案。4)各級轉輸水箱設置超低水位報警信號。

(4)重力流消防給水系統

該系統的特點是：建筑物在頂部區域設置臨時加壓消防給水泵；其余區域消防給水由屋頂消防水池重力流供水，但是水池是“小水池”，存儲水量不滿足3h消防用水量要求；消火栓和自噴系統共用轉輸供水設施；轉輸水箱串聯方式，向建筑物高區供水。消防轉輸水泵均二用一備。原理圖如圖4所示。

圖4 重力流消防給水系統原理圖

該系統設備的聯動連鎖控制要點：1)建筑物頂部消火栓泵、自噴泵控制要求：發生火災時，著火區域消火栓泵出水干管上的壓力開關及相應區域的流量開關信號，啟動本區域相應的消防泵。消防水泵的控制方案，詳見《圖集》XKCF-1-2～XKCF-3-2。2)各級轉輸泵的控制要求：發生火災時，消火栓系統的各級壓力開關、流量開關、報警閥壓力開關或自噴系統的濕式報警閥的壓力開關信號啟動最上一級消防轉輸泵。3)第一級轉輸水泵的控制方案，詳見《圖集》XKCF-12-3，XKCF-13-3。4)其他各級轉輸泵受上一級轉輸泵的啟動信號控制：消火栓系統和自噴系統的連鎖觸發信號與各級轉輸水泵的二臺泵一一對應。當一個系統的觸發信號動作，只啟動對應的一臺轉輸水泵；當第二個系統的觸發信號動作時，各級轉輸水泵的第二臺水泵均逐級連鎖啟動。其他各級轉輸水泵的控制方案，詳見《圖集》XKCF-10-3，XKCF-11-3。5)各級轉輸水箱設置超低水位報警信號。

(5)(常)高壓消防給水系統

該系統的特點是：在建筑物頂部區域設置臨時加壓消防給水泵；其余區域為(常)高壓消防給水系統；由屋頂消防水池(大水池，即儲存水量滿足3h消防用水要求)供水；消火栓和自噴系統共用轉輸供水設施；轉輸水箱串聯方式，向建筑物高區供水；消防轉輸水泵均二用一備。原理圖如圖5所示。

圖5 (常)高壓消防給水系統原理圖

該系統設備的聯動控制要點：1)建筑物頂部消火栓泵、自噴泵控制要求：發生火災時，由出水干管上的壓力開關、濕式報警閥壓力開關等信號，啟動建筑物頂部的消火水泵。消防水泵的控制方案，詳見《圖集》XKCF-1-2～XKCF-3-2。2)各級轉輸泵的控制要求：為屋頂水箱直接供水的轉輸泵，受屋頂消防水池的水位控制：低水位啟動一臺轉輸泵，次低水位兩臺轉輸泵同時啟動。其他各級轉輸泵受上一級轉輸水箱水位控制：低水位啟動一臺轉輸泵，次低水位兩臺轉輸泵同時啟動。 轉輸水泵的控制方案，詳見《圖集》XKCF-14-3，XKCF-15-3。

3)各級轉輸水箱設置超低水位報警信號。

2 在超高層電氣設計中，消防聯動控制應注意的其他幾個問題

在超高層建筑中，對不同的消防給水系統，不同位置的消防水泵、消防轉輸泵的控制要求及相應的控制方案均存在差別，需設計人員依據工程的實際情況，與給水排水專業設計人員核實控制要求后，進行控制電路圖方案的選擇。

另外各消防系統的聯動控制除了前面提到的各種要求外，還有一些需要電氣設計人員注意的地方。

(1)超高層消防給水系統多數情況下，消防水泵、轉輸泵的連鎖信號取自非本地的觸發信號。比

如地下一層消防泵房轉輸泵的啟泵信號，來自本地壓力信號及避難層或屋頂層的流量開關信號；避難層消防泵的啟泵信號，來自地下一層的轉輸泵啟泵的延時信號等等。設計人員在設計的時候，首先理解整個消防給水系統的啟動條件，在平面圖中把不同位置的信號表達、描述清晰，以免丟項、落項。

(2)在超高層消防給水系統中，要清楚特殊專屬水泵的作用。需要注意的是，當在消火栓和自噴系統共用轉輸給水設施時，每組消防轉輸泵的聯動控制系統需要設置2個聯動控制模塊，來進行消防聯動控制。因為是兩個系統，消火栓系統及噴灑系統分別聯動啟動轉輸泵。

(3)在重力流消防給水系統中，建筑物頂部區域消火栓出水干管上的壓力開關、自噴系統的濕式報警閥壓力開關、均應有3對常開觸點，作用分別是：啟動消火栓或自噴泵；啟動最上一級消防轉輸泵；連接消防報警輸入模塊，反饋信號。

3 結束語